一、Java跨平台的理解(Write Once, Run Anywhere)

       “一次编译、到处运行”说的是Java语言跨平台的特性，Java的跨平台特性与Java虚拟机的存在密不可分，可在不同的环境中运行。比如说Windows平台和Linux平台都有相应的JDK，安装好JDK后也就有了Java语言的运行环境。其实Java语言本身与其他的编程语言没有特别大的差异，并不是说Java语言可以跨平台，而是在不同的平台都有可以让Java语言运行的环境而已，所以才有了Java一次编译，到处运行这样的效果。严格的讲，跨平台的语言不止Java一种，但Java是较为成熟的一种。“一次编译，到处运行”这种效果跟编译器有关。编程语言的处理需要编译器和解释器。Java虚拟机和DOS类似，相当于一个供程序运行的平台。程序从源代码到运行的三个阶段：编码——编译——运行——调试。Java在编译阶段则体现了跨平台的特点。编译过程大概是这样的：首先是Javac编译器将Java源代码转化成.CLASS文件字节码，这是第一次编译。.class文件就是可以到处运行的文件。然后Java字节码会被转化为目标机器代码，这是是由JVM来执行的，即Java的第二次编译。“到处运行”的关键和前提就是JVM。因为在第二次编译中JVM起着关键作用。在可以运行Java虚拟机的地方都内含着一个JVM操作系统。从而使JAVA提供了各种不同平台上的虚拟机制，因此实现了“到处运行”的效果。需要强调的一点是，java并不是编译机制，而是解释机制。Java字节码的设计充分考虑了JIT这一即时编译方式，可以将字节码直接转化成高性能的本地机器码，这同样是虚拟机的一个构成部分。
       JAVA跟c/c++最大的不同点在于，c/c++编程是面向操作系统的，需要开发者极大地关心不同操作系统之间的差异性；而Java平台通过虚拟机屏蔽了操作系统的底层细节，使得开发者无需过多地关心不同操作系统之间的差异性。通过增加一个间接的中间层来进行”解耦“是计算机领域非常常用的一种”艺术手法“，虚拟机是这样，操作系统是这样，HTTP也是这样。围绕虚拟机的效率问题展开，将涉及到一些优化技术，例如：JIT、AOT。因为如果虚拟机加载字节码后，完全进行解释执行，这势必会影响执行效率。所以，对于这个运行环节，虚拟机会进行一些优化处理，例如JIT技术，会将某些运行特别频繁的代码编译成机器码。而AOT技术，是在运行前，通过工具直接将字节码转换为机器码。Java基本特性主要包含：面向对象（封装，继承，多态）、平台无关性（JVM运行.class文件）、语言（泛型，Lambda）、类库（集合，并发，网络，IO/NIO）、JRE（Java运行环境，JVM，类库）、JDK（Java开发工具，包括JRE，javac，诊断工具）。

二、Exception和Error的区别（Throw Early, Catch Late）

       Exception和Error都是继承了Throwable类，在Java中只有Throwable类型的实例才可以被抛出（throw）或者捕获（catch），它是异常处理机制的基本组成类型。Exception和Error体现了Java平台设计者对不同异常情况的分类。Exception是程序正常运行中，可以预料的意外情况，可能并且应该被捕获，进行相应处理。Error是指在正常情况下，不大可能出现的情况，绝大部分的Error都会导致程序（比如JVM自身）处于非正常的、不可恢复状态。既然是非正常情况，所以不便于也不需要捕获，常见的比如OutOfMemoryError之类，都是Error的子类。Exception又分为 可检查 （checked）异常和 不检查 （unchecked）异常，可检查异常在源代码里必须显式地进行捕获处理，这是编译期检查的一部分。前面我介绍的不可查的Error，是Throwable不是Exception。不检查异常就是所谓的运行时异常，类似 NullPointerException、ArrayIndexOutOfBounds-Exception之类，通常是可以编码避免的逻辑错误，具体根据需要来判断是否需要捕获，并不会在编译期强制要求。尽量不要捕获类似Exception这样的通用异常，而是应该捕获特定异常，更不要不要生吞（swallow）异常。

NoClassDefFoundError和ClassNotFoundException的区别和联系

       NoClassDefFoundError是一个错误(Error)，而ClassNOtFoundException是一个异常，在Java中对于错误和异常的处理是不同的，我们可以从异常中恢复程序但却不应该尝试从错误中恢复程序。ClassNotFoundException的产生原因：Java支持使用Class.forName方法来动态地加载类，任意一个类的类名如果被作为参数传递给这个方法都将导致该类被加载到JVM内存中，如果这个类在类路径中没有被找到，那么此时就会在运行时抛出ClassNotFoundException异常。解决该问题需要确保所需的类连同它依赖的包存在于类路径中，常见问题在于类名书写错误。另外还有一个导致ClassNotFoundException的原因就是：当一个类已经某个类加载器加载到内存中了，此时另一个类加载器又尝试着动态地从同一个包中加载这个类。通过控制动态类加载过程，可以避免上述情况发生。NoClassDefFoundError产生的原因：如果JVM或者ClassLoader实例尝试加载（可以通过正常的方法调用，也可能是使用new来创建新的对象）类的时候却找不到类的定义。要查找的类在编译的时候是存在的，运行的时候却找不到了，这个时候就会导致NoClassDefFoundError。造成该问题的原因可能是打包过程漏掉了部分类，或者jar包出现损坏或者篡改。解决这个问题的办法是查找那些在开发期间存在于类路径下但在运行期间却不在类路径下的类。

Java异常处理一般思路

       1 不要推诿或延迟处理异常，就地解决最好，并且需要实实在在的进行处理，而不是只捕捉，不动作。
       2 一个函数尽管抛出了多个异常，但是只有一个异常可被传播到调用端。最后被抛出的异常时唯一被调用端接收的异常，其他异常都会被吞没掩盖。如果调用端要知道造成失败的最初原因，程序之中就绝不能掩盖任何异常。
       3 不要在finally代码块中处理返回值。
       4 按照我们程序员的惯性认知：当遇到return语句的时候，执行函数会立刻返回。但是，在Java语言中，如果存在finally就会有例外。除了return语句，try代码块中的break或continue语句也可能使控制权进入finally代码块。
       5 请勿在try代码块中调用return、break或continue语句。万一无法避免，一定要确保finally的存在不会改变函数的返回值。
       6 函数返回值有两种类型：值类型与对象引用。对于对象引用，要特别小心，如果在finally代码块中对函数返回的对象成员属性进行了修改，即使不在finally块中显式调用return语句，这个修改也会作用于返回值上。
       7 勿将异常用于控制流。
       8 如无必要，勿用异常。
       典型案例：假如你开车上山，车坏了，你拿出工具箱修一修，修好继续上路（Exception被捕获，从异常中恢复，继续程序的运行），车坏了，你不知道怎么修，打电话告诉修车行，告诉你是什么问题，要车行过来修。（在当前的逻辑背景下，你不知道是怎么样的处理逻辑，把异常抛出去到更高的业务层来处理）。你打电话的时候，要尽量具体，不能只说我车动不了了。那修车行很难定位你的问题。（要补货特定的异常，不能捕获类似Exception的通用异常）。还有一种情况是，你开车上山，山塌了，这你还能修吗？（Error：导致你的运行环境进入不正常的状态，很难恢复）。

三、final、finally、finalize的区别和联系

       final可以用来修饰类、方法、变量，分别有不同的意义，final修饰的class代表不可以继承扩展，final的变量是不可以修改的，而final的方法也是不可以重写的（override）。finally则是Java保证重点代码一定要被执行的一种机制。我们可以使用try-finally或者try-catch-finally来进行类似关闭JDBC连接、保证unlock锁等动作，Java 保证重点代码一定要被执行的机制。try - finally，除非在finally前执行了System.exit（1）、try 中死循环、线程被杀死。finalize是基础类java.lang.Object的一个方法，它的设计目的是保证对象在被垃圾收集前完成特定资源的回收。由于finalize 执行时间不确定且可能造成程序死锁、拖慢垃圾收集等问题，Java 9 中将改方法废弃，优化为使用 Cleaner 配合幻想引用。

四、Java常用的四种引用

1.强引用（StrongReference）

       强引用就是指在程序代码之中普遍存在的，比如下面这段代码中的object和str都是强引用：Object object = new Object();String str = "hello";只要某个对象有强引用与之关联，JVM必定不会回收这个对象，即使在内存不足的情况下，JVM宁愿抛出OutOfMemory运行时错误使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的“存活”对象来解决内存不足的问题。对于一个普通的对象，如果没有其他的引用关系，只要超过了引用的作用域或者显式地将相应（强）引用赋值为 null，就是可以被垃圾收集的了，具体回收时机还是要看垃圾收集策略。

2.软引用（SoftReference）

       软引用是用来描述一些有用但并不是必需的对象，在Java中用java.lang.ref.SoftReference类来表示。 软引用的生命周期比强引用短一些，只有当 JVM 认为内存不足时，才会去试图回收软引用指向的对象：即JVM 会确保在抛出 OutOfMemoryError 之前，清理软引用指向的对象。软引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果软引用所引用的对象被垃圾回收器回收，Java虚拟机就会把这个软引用加入到与之关联的引用队列中。后续，我们可以调用ReferenceQueue的poll()方法来检查是否有它所关心的对象被回收。如果队列为空，将返回一个null,否则该方法返回队列中前面的一个Reference对象。这一点可以很好地用来解决OOM的问题，并且这个特性很适合用来实现缓存：比如网页缓存、图片缓存等，。如果还有空闲内存，就可以暂时保留缓存，当内存不足时清理掉，这样就保证了使用缓存的同时，不会耗尽内存。下面是一个使用示例：

import java.lang.ref.SoftReference;  
public class Main {
      public static void main(String[] args) {    
             SoftReference<String> sr = new SoftReference<String>(new String("hello"));          
             System.out.println(sr.get());
             System.gc();  //通知JVM的gc进行垃圾回收
             System.out.println(sr.get());
      }
}

3.弱引用（WeakReference）

       弱引用通过WeakReference类实现。 弱引用的生命周期比软引用短。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程，因此不一定会很快回收弱引用的对象。弱引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果弱引用所引用的对象被垃圾回收，Java虚拟机就会把这个弱引用加入到与之关联的引用队列中。下面是使用示例：

import java.lang.ref.WeakReference;  
public class Main {
    public static void main(String[] args) {      
        WeakReference<String> sr = new WeakReference<String>(new String("hello"));
        System.out.println(sr.get());
        System.gc();                //通知JVM的gc进行垃圾回收
        System.out.println(sr.get());
    }
}

4.虚引用（PhantomReference）

       虚引用和前面的软引用、弱引用不同，它并不影响对象的生命周期。在java中用java.lang.ref.Phantom-Reference类表示。如果一个对象与虚引用关联，则跟没有引用与之关联一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。要注意的是，虚引用必须和引用队列关联使用，当垃圾回收器准备回收一个对象时，如果发现它还有虚引用，就会把这个虚引用加入到与之 关联的引用队列中。程序可以通过判断引用队列中是否已经加入了虚引用，来了解被引用的对象是否将要被垃圾回收。如果程序发现某个虚引用已经被加入到引用队列，那么就可以在所引用的对象的内存被回收之前采取必要的行动。

5.总结

       对于强引用，我们平时在编写代码时经常会用到。而对于其他三种类型的引用，使用得最多的就是软引用和弱引用，这2种既有相似之处又有区别。它们都是用来描述非必需对象的，但是被软引用关联的对象只有在内存不足时才会被回收，而被弱引用关联的对象在JVM进行垃圾回收时总会被回收。针对上面的特性，软引用适合用来进行缓存，当内存不够时能让JVM回收内存，弱引用能用来在回调函数中防止内存泄露。因为回调函数往往是匿名内部类，隐式保存有对外部类的引用，所以如果回调函数是在另一个线程里面被回调，而这时如果需要回收外部类，那么就会内存泄露，因为匿名内部类保存有对外部类的强引用。

五、String、StringBuilder、StringBuffer

1.String

       String的创建原理：由于String在Java世界中使用过于频繁，Java为了避免在一个系统中产生大量的String对象，引入了字符串常量池。其运行机制是：创建一个字符串时，首先检查池中是否有值相同的字符串对象，如果有则不需要创建直接从池中刚查找到的对象引用；如果没有则新建字符串对象，返回对象引用，并且将新创建的对象放入池中。但是，通过new方法创建的String对象是不检查字符串池的，而是直接在堆区或栈区创建一个新的对象，也不会把对象放入池中。上述原则只适用于通过直接量给String对象引用赋值的情况。举例：String str1 = "123"; //通过直接量赋值方式，放入字符串常量池String str2 = new String(“123”);//通过new方式赋值方式，不放入字符串常量池。注意：String提供了inter()方法。调用该方法时，如果常量池中包括了一个等于此String对象的字符串（由equals方法确定），则返回池中的字符串。否则，将此String对象添加到池中，并且返回此池中对象的引用。String的特性：不可变。是指String对象一旦生成，则不能再对它进行改变。不可变的主要作用在于当一个对象需要被多线程共享，并且访问频繁时，可以省略同步和锁等待的时间，从而大幅度提高系统性能。不可变模式是一个可以提高多线程程序的性能，降低多线程程序复杂度的设计模式；针对常量池的优化。当2个String对象拥有相同的值时，他们只引用常量池中的同一个拷贝。当同一个字符串反复出现时，这个技术可以大幅度节省内存空间。

2.StringBuffer/StringBuilder

       StringBuffer和StringBuilder都实现了AbstractStringBuilder抽象类，拥有几乎一致对外提供的调用接口；其底层在内存中的存储方式与String相同，都是以一个有序的字符序列（char类型的数组）进行存储，不同点是StringBuffer/StringBuilder对象的值是可以改变的，并且值改变以后，对象引用不会发生改变;两者对象在构造过程中，首先按照默认大小申请一个字符数组，由于会不断加入新数据，当超过默认大小后，会创建一个更大的数组，并将原先的数组内容复制过来，再丢弃旧的数组。因此，对于较大对象的扩容会涉及大量的内存复制操作，如果能够预先评估大小，可提升性能。唯一需要注意的是：StringBuffer是线程安全的，但是StringBuilder是线程不安全的。可参看Java标准类库的源代码，StringBuffer类中方法定义前面都会有synchronize关键字。为此，StringBuffer的性能要远低于StringBuilder。

3.应用场景

       在字符串内容不经常发生变化的业务场景优先使用String类。例如：常量声明、少量的字符串拼接操作等。如果有大量的字符串内容拼接，避免使用String与String之间的“+”操作，因为这样会产生大量无用的中间对象，耗费空间且执行效率低下（新建对象、回收对象花费大量时间）;在频繁进行字符串的运算（如拼接、替换、删除等），并且运行在多线程环境下，建议使用StringBuffer，例如XML解析、HTTP参数解析与封装;在频繁进行字符串的运算（如拼接、替换、删除等），并且运行在单线程环境下，建议使用StringBuilder，例如SQL语句拼装、JSON封装等。